ෆයිබර් ඔප්ටික් ලෝකයේ "වර්ණ තලය": දෘශ්‍ය මොඩියුලවල සම්ප්‍රේෂණ දුර මෙතරම් නාටකාකාර ලෙස වෙනස් වන්නේ ඇයි?

දෘශ්‍ය තන්තු සන්නිවේදන ලෝකයේ, ආලෝක තරංග ආයාමය තෝරා ගැනීම ගුවන් විදුලි මධ්‍යස්ථානයක් සුසර කිරීම හා සමානයි - නිවැරදි \"සංඛ්‍යාතය\" තෝරා ගැනීමෙන් පමණක් සංඥා පැහැදිලිව සහ ස්ථාවරව සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකිය. සමහර දෘශ්‍ය මොඩියුලවල සම්ප්‍රේෂණ දුර මීටර් 500 ක් පමණක් වන අතර අනෙක් ඒවාට කිලෝමීටර් සිය ගණනක් විහිදිය හැක්කේ ඇයි? රහස ආලෝකයේ \"වර්ණය\" තුළ පවතී - එනම්, වඩාත් නිවැරදිව, ආලෝකයේ තරංග ආයාමය.

නූතන දෘශ්‍ය සන්නිවේදන ජාල තුළ, විවිධ තරංග ආයාම සහිත දෘශ්‍ය මොඩියුල එකිනෙකට වෙනස් භූමිකාවන් ඉටු කරයි. මූලික තරංග ආයාම තුන - 850nm, 1310nm සහ 1550nm - දෘශ්‍ය සන්නිවේදනයේ මූලික රාමුව සාදයි, ඒ සෑම එකක්ම සම්ප්‍රේෂණ දුර, අලාභ ලක්ෂණ සහ යෙදුම් අවස්ථා සඳහා විශේෂිත වේ.

බහු තරංග ආයාම අවශ්‍ය වන්නේ ඇයි?

දෘශ්‍ය මොඩියුලවල තරංග ආයාම විවිධත්වයේ මූලික හේතුව ෆයිබර් ඔප්ටික් සම්ප්‍රේෂණයේ ප්‍රධාන අභියෝග දෙකක් තුළ පවතී: අලාභය සහ විසරණය. දෘශ්‍ය තන්තු තුළ දෘශ්‍ය සංඥා සම්ප්‍රේෂණය වන විට, මාධ්‍යයේ අවශෝෂණය, විසිරීම සහ කාන්දු වීම හේතුවෙන් ශක්ති දුර්වල වීම (අලාභය) සිදු වේ. ඒ සමඟම, විවිධ තරංග ආයාම සංරචකවල අසමාන ප්‍රචාරණ වේගය සංඥා ස්පන්දන පුළුල් වීමට (විසරණය) හේතු වේ. මෙය බහු තරංග ආයාම විසඳුම් ඇති කර ඇත:

850nm කලාපය: ප්‍රධාන වශයෙන් බහුමාධ්‍ය දෘශ්‍ය තන්තු වල ක්‍රියාත්මක වන අතර, සම්ප්‍රේෂණ දුර සාමාන්‍යයෙන් මීටර් සිය ගණනක (~550 මීටර් වැනි) පරාසයක පවතින අතර, කෙටි දුර සම්ප්‍රේෂණය සඳහා ප්‍රධාන බලය වේ (දත්ත මධ්‍යස්ථාන තුළ වැනි).

1310nm කලාපය: සම්මත තනි මාදිලියේ තන්තු වල අඩු විසරණ ලක්ෂණ පෙන්නුම් කරයි, සම්ප්‍රේෂණ දුර කිලෝමීටර් දස දහස් ගණනක් (~60 කිලෝමීටර වැනි) දක්වා වන අතර, එය මධ්‍යම දුර සම්ප්‍රේෂණයේ කොඳු නාරටිය බවට පත් කරයි.

1550nm කලාපය: අවම දුර්වලතා අනුපාතය (0.19dB/km පමණ) සමඟින්, න්‍යායාත්මක සම්ප්‍රේෂණ දුර කිලෝමීටර 150 ඉක්මවිය හැකි අතර, එය දිගු දුර සහ අතිශය දිගු දුර සම්ප්‍රේෂණයේ රජු බවට පත් කරයි.

තරංග ආයාම බෙදීම් බහුකාර්ය (WDM) තාක්ෂණයේ නැගීම දෘශ්‍ය තන්තු වල ධාරිතාව බෙහෙවින් වැඩි කර ඇත. නිදසුනක් ලෙස, තනි තන්තු ද්වි දිශානුගත (BIDI) දෘශ්‍ය මොඩියුල සම්ප්‍රේෂණ සහ ලැබීමේ අන්තවල විවිධ තරංග ආයාම (1310nm/1550nm සංයෝජනය වැනි) භාවිතා කිරීමෙන් තනි තන්තුවක් මත ද්වි දිශානුගත සන්නිවේදනයක් ලබා ගනී, එමඟින් තන්තු සම්පත් සැලකිය යුතු ලෙස ඉතිරි වේ. වඩාත් දියුණු ඝන තරංග ආයාම අංශ බහුකාර්ය (DWDM) තාක්ෂණයට නිශ්චිත කලාපවල (O-band 1260-1360nm වැනි) ඉතා පටු තරංග ආයාම පරතරයක් (100GHz වැනි) ලබා ගත හැකි අතර, තනි තන්තුවකට දුසිම් ගනනක් හෝ සිය ගණනක් තරංග ආයාම නාලිකා සඳහා සහාය විය හැකි අතර, මුළු සම්ප්‍රේෂණ ධාරිතාව Tbps මට්ටමට වැඩි කර තන්තු දෘෂ්ටි විද්‍යාවේ විභවය සම්පූර්ණයෙන්ම මුදා හැරිය හැක.

දෘශ්‍ය මොඩියුලවල තරංග ආයාමය විද්‍යාත්මකව තෝරා ගන්නේ කෙසේද?

තරංග ආයාමය තෝරා ගැනීම සඳහා පහත සඳහන් ප්‍රධාන සාධක පිළිබඳ පුළුල් සලකා බැලීමක් අවශ්‍ය වේ:

සම්ප්‍රේෂණ දුර:

• කෙටි දුර (≤ 2km): වඩාත් සුදුසු වන්නේ 850nm (බහුමාදිලි තන්තු).
• මධ්‍යම දුර (කිලෝමීටර් 10-40): 1310nm (තනි මාදිලියේ තන්තු) සඳහා සුදුසු වේ.
• දිගු දුර (≥ 60km): 1550nm (තනි-මාදිලියේ තන්තු) තෝරා ගත යුතුය, නැතහොත් දෘශ්‍ය ඇම්ප්ලිෆයර් සමඟ ඒකාබද්ධව භාවිතා කළ යුතුය.

ධාරිතා අවශ්‍යතාවය:

• සාම්ප්‍රදායික ව්‍යාපාරය: ස්ථාවර තරංග ආයාම මොඩියුල ප්‍රමාණවත් වේ.
• විශාල ධාරිතාවක්, ඉහළ ඝනත්ව සම්ප්‍රේෂණයක්: DWDM/CWDM තාක්ෂණය අවශ්‍ය වේ. උදාහරණයක් ලෙස, O-කලාපයේ ක්‍රියාත්මක වන 100G DWDM පද්ධතියකට ඉහළ ඝනත්ව තරංග ආයාම නාලිකා දුසිම් ගණනකට සහාය විය හැකිය.

පිරිවැය සලකා බැලීම්:

• ස්ථාවර තරංග ආයාම මොඩියුලය: ආරම්භක ඒකක මිල සාපේක්ෂව අඩු නමුත් අමතර කොටස්වල බහු තරංග ආයාම ආකෘති ගබඩා කළ යුතුය.
• සුසර කළ හැකි තරංග ආයාම මොඩියුලය: මූලික ආයෝජනය සාපේක්ෂව ඉහළ ය, නමුත් මෘදුකාංග සුසර කිරීම හරහා, එය බහු තරංග ආයාම ආවරණය කිරීමට, අමතර කොටස් කළමනාකරණය සරල කිරීමට සහ දිගු කාලීනව, මෙහෙයුම් සහ නඩත්තු සංකීර්ණතාව සහ පිරිවැය අඩු කිරීමට හැකිය.

යෙදුම් අවස්ථාව:

• දත්ත මධ්‍යස්ථාන අන්තර් සම්බන්ධතාවය (DCI): ඉහළ ඝනත්වය, අඩු බලැති DWDM විසඳුම් ප්‍රධාන ධාරාවේ වේ.
• 5G fronthaul: පිරිවැය, ප්‍රමාදය සහ විශ්වසනීයත්වය සඳහා ඉහළ අවශ්‍යතා සහිතව, කාර්මික ශ්‍රේණියේ නිර්මාණය කරන ලද තනි තන්තු ද්විපාර්ශ්වික (BIDI) මොඩියුල පොදු තේරීමකි.
• ව්‍යවසාය උද්‍යාන ජාලය: දුර සහ කලාප පළල අවශ්‍යතා මත පදනම්ව, අඩු බලැති, මධ්‍යම සිට කෙටි දුර CWDM හෝ ස්ථාවර තරංග ආයාම මොඩියුල තෝරා ගත හැකිය.

නිගමනය: තාක්ෂණික පරිණාමය සහ අනාගත සලකා බැලීම්

දෘශ්‍ය මොඩියුල තාක්ෂණය වේගයෙන් පුනරාවර්තනය වෙමින් පවතී. තරංග ආයාම වරණීය ස්විච (WSS) සහ සිලිකන් මත ද්‍රව ස්ඵටික (LCoS) වැනි නව උපාංග වඩාත් නම්‍යශීලී දෘශ්‍ය ජාල ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ සංවර්ධනයට මග පාදයි. O-කලාපය වැනි නිශ්චිත කලාප ඉලක්ක කරගත් නවෝත්පාදනයන්, ප්‍රමාණවත් දෘශ්‍ය සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (OSNR) පවත්වා ගනිමින් මොඩියුල බල පරිභෝජනය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීම වැනි කාර්ය සාධනය නිරන්තරයෙන් ප්‍රශස්ත කරයි.

අනාගත ජාල ඉදිකිරීමේදී, ඉංජිනේරුවන්ට තරංග ආයාම තෝරාගැනීමේදී සම්ප්‍රේෂණ දුර නිවැරදිව ගණනය කිරීම පමණක් නොව, බල පරිභෝජනය, උෂ්ණත්ව අනුවර්තනය, යෙදවීමේ ඝනත්වය සහ සම්පූර්ණ ජීවන චක්‍ර ක්‍රියාකාරිත්වය සහ නඩත්තු පිරිවැය පුළුල් ලෙස ඇගයීමට අවශ්‍ය වේ. ආන්තික පරිසරයන්හි (-40 ℃ දැඩි සීතල වැනි) කිලෝමීටර් දස ගණනක් ස්ථාවරව ක්‍රියා කළ හැකි ඉහළ විශ්වසනීයත්ව දෘශ්‍ය මොඩියුල සංකීර්ණ යෙදවුම් පරිසරයන් (දුරස්ථ පාදක ස්ථාන වැනි) සඳහා ප්‍රධාන ආධාරකයක් බවට පත්වෙමින් තිබේ.